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Da AGROPECUÁRIA para a COGERAÇÃO DE ENERGIA

O interesse por BIOGÁS não se dá somente devido a problemática da contaminação do meio ambiente; ar, solo e água ou pelos programas de energias renováveis como “PROINFA” e do Protocolo de Kyoto com os  Projeto-MDL (CDM)/Crédito de Carbono; cada vez mais, em particular na EUROPA, produtores do setor da agropecuária vêem a geração de energia elétrica e térmica através da digestão da matéria orgânica como uma alternativa de renda; convertem o credo “de agricultor para produtor de energia” em um fato.

  • Cogeração de energia: garantia de fornecimento e preço

O BIOGÁS abre a perspectiva de renda e a garantia de consumo energético, livre de apagões e de flutuação de preço da energia, não só para agricultores ou agropecuaristas e frigoríficos, como também Cooperativas ou investidores no aproveitamento de dejetos e rejeitos orgânicos.

  • Quem pode gerar e consumir energia do BIOGAS

Focos geradores de dejetos, rejeitos orgânicos da agricultura, feiras, indústria alimentícia e gastronomia ou áreas ociosas são potencialmente capazes de se transformarem, juntas ou separadas, em geradores de biogás e, em conseqüência, energia elétrica e térmica.

  • O que precisamos saber na implementação de um projeto de BIOGAS

No aproveitamento do BIOGÁS, existe a necessidade de conhecimento e detalhamento das condições locais, tanto técnicas como de logística, do fornecimento da matéria prima, como de consumo energético para a análise da viabilidade de implantação e operação de um Biodigestor.

Dado a composição e característica de produção do BIOGÁS, dependendo do aproveitamento energético, são necessários sistemas relativamente sofisticados para agregar valor ao sistema. Sistemas confiáveis e de produção contínua de gás, com valor agregado alto, somente são possíveis com biodigestores de alto rendimento e com logística de matéria prima bem elaborada. Trata-se aqui, não mais de um biodigestor rudimentar, simplesmente de eliminação de teor de matéria orgânica nos dejetos, mas sim de uma Usina de Geração de Energia com toda a complexidade e responsabilidade que estes sistemas requerem.

  • O que é BIOGAS e seu Potencial Energético

O BIOGÁS é uma mistura de gases gerados pela degradação microbiológica de matéria orgânica em um processo anaeróbico, no qual:

- 60 a 70% é constituído de Metano (CH4) de alto poder energético.
- 30 a 40 % são dióxido de carbono (CO2), assim como traços de ácido sulfídrico (H2S), nitrogênio (N2), hidrogênio (H2) e monóxido de carbono (CO).

Em razão do alto poder energético, o BIOGÁS se presta para geração de energia elétrica e térmica. O conteúdo energético é diretamente dependente com o teor de metano no biogás.
Um metro cúbico de metano tem um teor energético de aproximadamente 10 kwatt hora (9,94kWh).
Admitindo-se um teor de 60% de metano, em 1 m³ de biogás teremos cerca de 6 kwatt hora de energia utilizável; o que equivale a capacidade energética em torno de 0,6 litros de óleo combustível.

  • Ilustração da funcionalidade de um biodigestor na agropecuária :
  • Efluentes  líquidos  de uma pocilga apresentam normalmente um teor de 4-6 % de matéria sólida
  • Esterco de suíno tem um teor de cerca 20% de matéria sólida,

Assim sendo, devido ao baixo teor de matéria sólida (orgânica), o ganho de metano é relativamente pequeno.
Em um biodigestor, o rendimento de gás é de cerca 438Nm³ por tonelada de matéria sólida orgânica contida nos efluentes líquidos, respectivamente:
21Nm³ de biogás por m³ de efluente líquido da suinocultura,

Em um reator de bom rendimento podemos esperar no biogás um teor de 58% de metano.
O tempo de digestão, neste caso, é de no máximo 30 dias.

Como exemplo, podemos tomar um biodigestor com capacidade de 5.500 m³ de efluentes líquidos da suinocultura, um bom compromisso de escala com o custo e benefício do sistema.
Para 5.500 m³ de efluentes são necessários cerca de 460 m³ de biodigestor.
5.500 m³ de efluentes líquidos produzem aproximadamente 116.000 Nm³/ano de biogás.
Esta produção atende a uma demanda de um motor de 40 kW com um consumo de cerca de 18m³ de biogás com 60% de teor de metano.
Este tipo de motor apresenta um rendimento em torno de 30% (existe a necessidade de diesel para a partida).

Quanto maior o teor de matéria orgânica tanto maior é a produção de gás e maior é o rendimento do sistema.
Misturando-se, por exemplo, esterco (com 20% de matéria sólida) com os dejetos líquidos a razão de 50/50%, as 5.500 t/ano passam a render 255.00 Nm³/ano. Esta quantidade atende a demanda de um motor de 80kW, o rendimento elétrico deste tipo de motor/gerador é de 37%, um aumento em 7% com relação ao de 40kW.
Portanto, é altamente desejável a inclusão no processo de outros produtos com alto teor de matéria orgânica.

  • Cofermentação- mistura de produtos renováveis da agricultura com dejetos da pecuária

A mistura de efluentes líquidos da pecuária ou esterco com restos da produção agrária, industrial, agroindústria ou resíduos orgânicos urbanos pré-tratados especialmente para a biodigestão é denominado de cofermentação.
A cofermentação atende ao objetivo de retornar de forma ecológica e responsável dos resíduos orgânicos da agropecuária (inclusive com os nutrientes neles contidos), fechando o ciclo agrário e aproveitando ao mesmo tempo o potencial energético neles contido.
Em princípio, é possível o tratamento de restos agrícolas e outros juntamente com os dejetos da pecuária, mas a cofermentação requer um sistema com reatores controlados que denominamos aqui como “Biodigestores de Alto Rendimento”.
Lignina, isto é, componente estrutural da madeira (como maravalha) ou palha não são particularmente própria para a biodigestão, podendo somente ser acrescentadas em pequenas proporções.
Da mesma forma deve-se ter cuidado de não acrescentar resíduos com alto teor de gordura, acima de valores previamente determinados em função do tipo de carga alimentada no biodigestor. Altos teores de gordura no substrato não serão totalmente digeridos em biogás e corre-se o risco indesejável de hiperacidificação da massa do reator de metanização. Veja gráfico na página seguinte.

  • Sub produto da digestão anaeróbica

A matéria digerida, em virtude da digestão dos ácidos orgânicos, praticamente não apresenta mau cheio. A qualidade de adubação da matéria digerida, no entanto, é consideravelmente acima dos efluentes em natura da pocilga; os sub-produtos da biodigestão são mais facilmente assimilados pelas plantas.

Após a biodigestão é possível fazer uma separação sólido - líquido, todavia devemos analisar caso a caso, visto que implica em custos adicionais que rigorosamente  falando são desnecessários. O nível de matéria sólida contida no subproduto da digestão é relativamente pequeno e os contaminantes, em biodigestores de alto rendimento, dentro dos parâmetros exigidos para a distribuição no solo.

Em um projeto como o de 5.500 t de dejetos líquidos da suínocultura, nos restará após a biodigestão 5.360 t de subproduto com um teor somente de 3-4% de matéria sólida.

Com a mistura de dejetos e esterco a razão de 50/50% teremos como resultado 5.191 t contendo de 4-6% de matéria sólida. Este resultado fica ainda melhor com adição de produtos agrários renováveis, silagem de milho, etc.

Gráfico da produção de biogás para diferentes substratos dá uma idéia do potencial energético de
sistemas de cofermentação.

m³BIOGAS / t substrato (Landtechnik Weihenstephan)

  • Condições para o bom funcionamento de um BIODIGESTOR

A geração de BIOGÁS, no entanto, não é somente dependente do substrato a ser tratado, mas sobretudo das condições operacionais do sistema, por exemplo:

  • temperatura de operação,
  • tempo de permanência ou carga,
  • operação por batelada ou contínuo

Dependendo das condições, mesmo para o mesmo substrato, podem ocorrer grandes variações na produção de gás. Até mesmo o tipo de alimentação dos animais , modo de misturar e o tempo de espera no depósito dos dejetos influenciam na produção de BIOGÁS.
Assim sendo, ao projetar uma unidade, devemo-nos ater a que ponto estamos realmente resolvendo a questão de efluentes e de emissão de poluentes, para tanto devemos responder as seguintes questões para garantir o bom funcionamento e a maximização de resultados de um BIODIGESTOR:

  1. como vamos controlar a unidade e mão de obra requerida?
  2. como vamos conduzir objetivamente e monitorar a reação de degradação (decomposição) do substrato?
  3. o que acontece com o biogás produzido?
  4. como o solo é protegido contra infiltração de efluentes?
  5. o que fazer contra a sedimentação no reator?
  6. como evitar a formação de camada sobrenadante?
  7. que padrão de segurança pode ser mantido?
  8. qual a técnica de alimentação e controle de substrato?
  9. qual o padrão de emissão após o consumo do Biogás?

O sistema é capaz de manter taxa de NOx<200mg/Nm³, H2S- teor de até 1.600ppm e CO<100mg/Nm³?

  1. o sistema é capaz de produzir biogás/energia elétrica e térmica de forma contínua, agregando valor a demanda energética, mesmo nas condições mais adversas?

 

A BTA-BIOSOLAR, responde a todos estes desafios na forma de sistemas com técnica simples e funcional de alimentação do substrato e tecnologia eficaz de fermentação dos biodigestores, que se comprovaram em dezenas de aplicações, mesmo nas condições mais adversas. A Tecnologia BTA de biodigestão se firmou como um sistema eficaz e de fácil manejo (1-2h/homem dia), minimizando as emissões a níveis compatíveis com sistemas ecologicamente corretos, otimizando o binômio custo e benefício. Sistemas desta envergadura são sérios candidatos a projetos de “crédito de carbono”.

Tratado de QUIOTO e o Mercado de Créditos de Carbono

Critérios importantes a considerar fora aos das emissões:

  • Transferência de know-how
  • Reflexos sociais do projeto
  • Rentabilidade do projeto
  • Outros

Mecanismos imprescindíveis em projetos ao MDL / CDM a que se deve atentar:

Elegibilidade

  • Promover o desenvolvimento sustentável com transferência de tecnologia e kow-how
  • Demonstrar benefícios mensuráveis e de longo prazo

Que apresentem demanda adicional em relação aos projetos usuais

  • O projeto deve ser economicamente menos atrativo que outros alternativos
  • O projeto não teria ocorrido sem o incentivo financeiro do MDL
  • Existência de barreiras reais para implementação do projeto

Processos de obtenção de Créditos de carbono exigem acompanhamento em várias instâncias nacionais e internacionais, como conseqüência onerosos, cuja demanda pressupõe projetos de porte capaz de lhes dar suporte.

 

Serviços da BTA-BIOSOLAR

 

A BTA-BIOSOLAR, se dispõe a instruir, prestar consultoria, oferecer, visitar, ser visitada, apresentar, vender e implantar este tipo de sistema.

Exemplo de um sistema de cofermentação de 500kW

    Exemplo de uma pequena unidade agrícola [criador de gado (tambo), porco, outros)

 

Dados técnicos da unidade

Entrada:
esterco de gado 5.500 m³/a e 2.500 m³/a bagaço de milho, no caso.

Dimensão do projeto
Reatores de metanização:         1.600 m³
Reservatório de gas:                 Laminado de plástico sobre o reator de metano
Aproveitamento do gas:            Motor de combustão: Fa. Schnell, Amtzell

Aproveitamento
Energia elétrica produzida:      ca. 750.000 kWh de energia elétrica por ano (Fornecimento a rede da Isar-Amper-Werke); cerca 300 casa de família (na Alemanha) podem ser atendidas com essa energia.

Energia térmica:                       Utilização no restaurante e destilaria
Aquecimento:  Piso e paredes do vilarejo vizinho

Composto:                                2500 m³/a

Projeto Suinocultura e Incubatório Avícula Unidade Agrária pequena – Karlshof

 

 
   
   
   
   
   
 
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